基因组的暗物质如何与线粒体相互作用 - 影响癌症的命运

如果一项民意调查为最受欢迎的组件是哺乳动物细胞,结果可能是平分秋色的:一半的受访者可能会投票手了细胞核和另一半mitochondria-a决定绝不减少或大肆抨击其他勤奋的细胞成分。

细胞核和线粒体都是关键的膜结合细胞器，蜂窝组件具有高度专业化的角色。还有许多其他的细胞器，每一个在细胞中都有特定的作用。细胞核，每个细胞只有一个，是细胞的家园脱氧核糖核酸- dna -螺旋形的生命主分子。相比之下，每个细胞可以有超过2500个线粒体，它们有自己更原始的DNA环，编码的指令仅为能源生产。这些豆形燃料工厂是唯一的核心 - 除了核 - 以其独特的遗传物质赋予核。

在新兴的基因组学研究中，越来越多的科学家已经开始利用细胞器它与一种更神秘的东西有关:所谓的“暗物质”——长基因组非编码rna——以及这些序列对它的影响线粒体功能。这些RNA转录物对健康和疾病有影响，新的研究正在展示。

长非编码rna因其超长的长度而得名，其中大多数超过200个核苷酸。顾名思义，这种形式的RNA并不编码蛋白质。科学家已经在人类基因组中发现了超过5万个不同长度的非编码rna。大多数有200个核苷酸或更长的长度，它们存在于编码序列之间或之后。

令人震惊的是，这些转录本曾被认为是基因组垃圾，但它们正越来越多地被当作支配多个细胞器(包括线粒体)某些功能的暗物质来研究。这些RNA序列具有影响编码基因表达的增强子和启动子。有些能激活或抑制致癌基因，这意味着它们在某些癌症中发挥作用。由于这些分子已成为密集研究的对象，新的发现正在帮助揭开有关它们的许多神秘面纱。长链非编码rna - lncrna -也具有转座元件-所谓的跳跃基因-这强调了易位和插入到编码区域是如何发生的。

在中国，正在杭州浙江大学生命科学学院进行基因组研究的科学家，是探索线粒体功能与lncRNA(发音为“linc”RNA)之间联系的全球研究人员之一。

线粒体（奇异）是一种真正的能源生产工厂，提供大量的腺苷三磷酸，ATP。由于泵浦血液所需的特殊能量需求，心脏细胞充满了线粒体的塞子。与细胞核不同，其DNA是螺旋螺旋，线粒体具有单个DNA环，类似于细菌DNA - 以及充分理由。科学家理论大中而见于15亿年前线粒体是原始紫（非硫磺）细菌，其疏入自己渴望能量的原始细胞。

为了阐明线粒体功能和LNCRNA之间的亲密关系，该团队还占据了所有细胞器在细胞中发挥的不可或缺的作用以及该基因组对多种细胞器的影响。

“细胞器是涉及许多人的显微镜半器官细胞过程包括一些重要的代谢反应、能量产生、细胞信号传导和细胞生长，”桑林杰博士及其同事在该杂志上写道自然的新陈代谢。

桑格和他的同事们正是通过研究线粒体与lncRNA之间的联系，才有了一个惊人的发现——他们揭示了一种被称为生长抑制特异性5(更简单地说，GAS5)的肿瘤抑制分子的活性。研究小组发现了它与“线粒体定位lncRNA”的关系。研究人员发现，GAS5显然有助于维持细胞能量稳态。

桑写道:“从机械原理上讲，能量压力诱导的GAS5调节线粒体三羧酸流量。”他指出，这种调节是通过破坏三羧酸循环中的代谢酶序列而发生的。

三羧酸循环也被称为著名的克雷布斯循环，但另外也被称为三羧酸循环和柠檬酸循环。无论使用哪个名称，循环是一系列的化学反应，发生在所有的有氧生物通过氧化乙酸产生能量。醋酸盐来自膳食脂肪、蛋白质和碳水化合物。

就癌症而言，气体5与肿瘤中的其相关线粒体代谢酶的水平负相关，并且有益于个体的整体存活，特别是患有乳腺癌，桑和同事。

“我们对亚细胞LNCRNA分布的详细注释鉴定了LNCRNA在调节细胞代谢稳态中的功能作用，突出了细胞器相关的LNCRNA作为操纵细胞代谢和疾病的潜在临床目标，”科学家在他们的研究中得出结论。

虽然这些发现阐明了线粒体和lncRNA之间的复杂关系，但该研究可能只是发现lncRNA与线粒体以及lncRNA与其他细胞器之间更广泛关系的开始。

除了细胞核和线粒体外，其他主要的细胞器包括修饰和运输蛋白质的高尔基体。它通常被称为细胞的“邮局”。内质网是另一个细胞器。它参与蛋白质的合成、折叠和运输。溶酶体的工作是将大分子分解成它们的组成部分。例如，蛋白质被分解成它们各自的氨基酸成分。

“细胞器使用专用分子来调节必需的细胞过程，”Sang解释，参考LNCRNA。然而，系统地阐明了细胞稳态和人类疾病中LNCRNA的亚细胞分布和功能，尚未完全实现，桑强调。

浙江大学的科学家和他们在美国和世界其他地方的合作者也在研究这些长链的非编码RNA与其他细胞器的联系。他们已经确定了与lncrna相关的细胞器的“多样性和丰富的亚细胞分布”，从线粒体到溶酶体再到内质网。

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